PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計方法

4、I/O點(diǎn)數(shù)和種類

在統(tǒng)計系統(tǒng)I/O時，要分清輸入和輸出、數(shù)字量和模擬量、各種電壓電流等級、智能模板要求。

5、系統(tǒng)的先進(jìn)性

◆ 初級的單體設(shè)備控制系統(tǒng)
◆ 集中控制系統(tǒng)
◆ EIC綜合化控制系統(tǒng)

EIC綜合化系統(tǒng)就是將電氣控制（Electric）、儀表控制（Instrumentation）、計算機(jī)系統(tǒng)（Computer System）集于一體形成綜合化控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)功能強(qiáng)、層次清楚、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、應(yīng)用開發(fā)容易。鑒于控制思想的不斷更新，在設(shè)計可編程序控制器所組成的控制系統(tǒng)時，也要考慮到所組成的控制方案的先進(jìn)性。

（三）PLC的機(jī)型選擇

選擇機(jī)型所依據(jù)的性能指標(biāo)如下：

1、CPU的能力（存儲容量、擴(kuò)展能力、驅(qū)動能力等）

2、I/O點(diǎn)數(shù)：為保證所設(shè)計的控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在系統(tǒng)硬件設(shè)計時，建議根據(jù)實(shí)際I／0點(diǎn)數(shù)留有10% ～15%的余量。

3、響應(yīng)速度

4、指令系統(tǒng)

5、機(jī)型選擇的其它考慮

◆ 性能價格比
◆ 備品備件的統(tǒng)一考慮
◆ 技術(shù)支持等

6、是否在線編程：在線編程要求主機(jī)和編程器各有一個CPU。

（四）輸入/輸出模塊的選擇

1、 數(shù)字量輸入模塊的選擇

（1）選擇電壓等級：按電壓分有直流5V、12V、24V、 48V、60V和交流110V、220V；

（2）按保護(hù)形式分：有隔離和不隔離兩種

（3）選擇模塊密度：按點(diǎn)數(shù)分有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)。
高密度模塊，如 32點(diǎn)或64點(diǎn)，同時接通點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般來講，同時接通點(diǎn)數(shù)最好不超過模塊總點(diǎn)數(shù)的70％。

（4）備用輸入點(diǎn)的設(shè)計考慮

在設(shè)計總輸入點(diǎn)數(shù)時都留有了一定的余量，這些備用點(diǎn)的分配應(yīng)分別考慮到每塊輸入模塊上，最好分配到每組輸入點(diǎn)上。例如一塊輸入模塊具有32點(diǎn)輸入，它們每8點(diǎn)為一組，在設(shè)計時每8點(diǎn)留一個備用點(diǎn)，一旦其余7點(diǎn)發(fā)生故障，只有把接線從故障點(diǎn)改接到備用點(diǎn)，再修改相應(yīng)地址，系統(tǒng)就可恢復(fù)正常。這樣考慮，則有利于系統(tǒng)設(shè)計的修改和故障的處理。

2、數(shù)字量輸出模塊的選擇

（l）輸出方式的選擇

（2）輸出功率的選擇

在選擇模塊時要注意手冊上給出的輸出功率要大于實(shí)際負(fù)載所需的功率。在實(shí)際應(yīng)用中，如果負(fù)載要求的功率很大，數(shù)字量輸出模塊已不能滿足需要，此時在設(shè)計上可有兩種辦法：
● 采用中間繼電器，數(shù)字量輸出驅(qū)動中間繼電器的線圈。
● 用多個數(shù)字量輸出點(diǎn)并聯(lián)驅(qū)動一個負(fù)載，此時應(yīng)注意多個輸出點(diǎn)動作的一致性。

（3）負(fù)載

針對負(fù)載情況要注意兩點(diǎn)：
● 對于像電磁抱閘這類負(fù)載，雖然負(fù)載電流很小，但匝數(shù)多，斷電瞬間其反向電壓很高，有時會使輸出三極管反向擊穿，此時要在負(fù)載兩端并接電容和電阻抑制反向電壓；
● 對于燈負(fù)載，要注意啟動沖擊電流，一般啟動電流為負(fù)載額定電流的10倍，驅(qū)動燈負(fù)載時，手冊上都給出相對應(yīng)的輸出功率。

3、模擬量輸入模塊的選擇

（1）模擬量值的輸入范圍。

模擬量輸入模塊有各種輸入范圍，它們包括0～10V，士10V，4～20mA等。有的產(chǎn)品用外加輸入量程子模塊來實(shí)現(xiàn)各種輸入范圍，使得同一個模擬量輸入模塊可以適應(yīng)不同的輸入范圍；也有的產(chǎn)品將各種不同輸入范圍的模塊做成各自獨(dú)立的模擬量輸入模塊。

（2）模擬量值的數(shù)字表示方法。

模擬量輸入模塊的功能是進(jìn)行模擬量到二進(jìn)制數(shù)值的轉(zhuǎn)換。在選擇時要注意轉(zhuǎn)換精度。

（3）采樣循環(huán)時間。

采樣循環(huán)時間反映了系統(tǒng)處理模擬量輸入的響應(yīng)時間。

（4）模擬量輸入模塊的外部連接方式。

外部檢測元件各種各樣，其信號范圍和要求的連接也不相同。模擬量輸入模塊為適應(yīng)這些要求可提供各種連接方式，它們包括電阻的連接方式、熱電偶的連接方式、各種傳感器的連接方式；有時還包括兩線連接和帶補(bǔ)償?shù)乃木€連接，這些都要根據(jù)實(shí)際需要選擇。

4、模擬量輸出模塊的選擇

（1）輸出范圍和輸出類型。

模擬量輸出范圍包括0～10V，士10V，4～20mA。輸出類型有電壓輸出和電流輸出，一般的模擬量模塊都同時具有這兩種輸出類型，只是在與負(fù)載連接時接線方式不同。

（2）對負(fù)載的要求。

對負(fù)載的要求主要是負(fù)載阻抗，在電流輸出方式下一般給出最大的負(fù)載阻抗。在電壓輸出方式下，則給出最小負(fù)載阻抗。

5、智能I/O模塊的選擇

智能I/0模塊不同于一般的I/0模塊，它自身帶有微處理器芯片、系統(tǒng)程序、存儲器。智能接口模塊通過系統(tǒng)總線與CPU模塊相連，并在CPU模塊的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立進(jìn)行工作，提高廠處理速度，便于應(yīng)用。一般的智能I／0模塊包括通訊處理模塊、高速計數(shù)模塊、帶有PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊、閥門控制模塊等。

（五）系統(tǒng)硬件設(shè)計文件

一般系統(tǒng)的設(shè)計文件應(yīng)包括系統(tǒng)硬件配置圖、模塊統(tǒng)計表、PLC的I/0接口圖和I/0地址表。

1、系統(tǒng)硬件配置圖

系統(tǒng)硬件配置圖應(yīng)完整地給出整個系統(tǒng)硬件組成，它應(yīng)包括系統(tǒng)構(gòu)成級別（設(shè)備控制級和過程控制級）、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)情況、網(wǎng)上可編程序控制器的站數(shù)、每個可編程序控制器站上的中心單元和擴(kuò)展單元構(gòu)成情況、每個可編程序控制器中的各種模塊構(gòu)成情況。（http://www.diangon.com/版權(quán)所有）下圖給出了一般的二級控制系統(tǒng)的基本系統(tǒng)硬件配置圖。